(57)【要約】【課題】排水中の窒素酸化物イオンの含有量を低減できる浄化装置および浄化方法を提供すること。【解決手段】汚染ガス及び水を透過させることにより汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を前記水にイオンの形で吸収させるとともに、浮遊粒子状物質をろ過作用により除去する浄化層１０と、浄化層１０を透過してイオンの形で二酸化窒素を吸収した透過水を受け入れて嫌気状態で浄化することによりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換する嫌気層１１とを含む浄化装置である。この浄化層１０は、内部に充填される充填担体を支持するが通気性及び透水性を有する透水性支持部材１５を底部に有し、側部１６を不透水性の材質により形成した浄化透水槽１７内に配設されている。ここで、第１の発明においては、この浄化層１０を透過する透過水の一部を浄化層１０に循環させる循環装置１８を備えている。また、第２の発明においては、嫌気層１１は、側部２２及び底部２３を不透水性の材質により形成した微生物分解槽２４内に配設されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染ガス及び水を透過させることにより汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を前記水にイオンの形で吸収させるとともに、浮遊粒子状物質をろ過作用により除去する浄化層と、該浄化層を透過してイオンの形で二酸化窒素を吸収した透過水を受け入れて嫌気状態で浄化することによりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換する嫌気層とを含む浄化装置において、
前記浄化層は、内部に充填される充填担体を支持するが通気性及び透水性を有する透水性支持部材を底部に有し、側部を不透水性の材質により形成した浄化透水槽内に配設されるとともに、
前記浄化層を透過する透過水の一部を浄化層に循環させる循環装置を備えるか、
及び／又は前記嫌気層は、側部及び底部を不透水性の材質により形成した微生物分解槽内に配設されることを特徴とする浄化装置。
【請求項２】
前記浄化透水槽の下方には、汚染ガスを前記透水性支持部材を介して浄化透水槽に受け入れるための受入空間が配設されていることを特徴とする請求項１記載の浄化装置。
【請求項３】
前記微生物分解槽は、前記受入空間を介して前記浄化透水槽の重力方向下方に配置されていることを特徴とする請求項２記載の浄化装置。
【請求項４】
前記微生物分解槽は、処理水により満たされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の浄化装置。
【請求項５】
前記微生物分解槽は、平面方向の一方に透過水の受入口を有し、平面方向の他方に処理水の排出口を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄化装置。
【請求項６】
前記微生物分解槽は、筒状であることを特徴とする請求項５記載の浄化装置。
【請求項７】
前記浄化透水槽には、保水性及び浮遊粒子状物質をろ過するろ過機能を備えた粒子状の保水性担体が充填されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の浄化装置。
【請求項８】
前記保水性担体は、土壌を含むことを特徴とする請求項７記載の浄化装置。
【請求項９】
前記微生物分解槽には、粒子状の充填担体が充填されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の浄化装置。
【請求項１０】
前記充填担体は、コンポスト及び又は生分解性プラスチックを含むことを特徴とする請求項９記載の浄化装置。
【請求項１１】
前記受入空間には、前記透過水の一部又は全量を受け入れて貯留する透過水貯留部を備え、該貯留部で受け入れた透過水の一部又は全量は前記浄化層に循環され、透過水の残部が前記嫌気層に供給されることを特徴とする請求項２に記載の浄化装置。
【請求項１２】
前記浄化透水槽及び又は微生物分解槽は、全体又はその一部が内部に充填さている浄化層及び又は浄化層と共に交換可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の浄化装置。
【請求項１３】
汚染ガス及び水を透過させることにより汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を前記水にイオンの形で吸収させるとともに、浮遊粒子状物質をろ過作用により除去する浄化層と、該浄化層を透過してイオンの形で二酸化窒素を吸収した透過水を受け入れて嫌気状態で浄化することによりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換する嫌気層とを含む浄化装置を用いて浄化するに際して、
汚染ガス及び水を浄化層に供給して汚染ガス中の浮遊粒子状物質を浄化層でろ過させつつ、汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を水にイオンの形で吸収させることにより、浄化層を通過する汚染ガスを清浄空気として排出するとともに、
前記浄化層を透過して排出する透過水の一部を前記浄化層へ循環させつつ、前記透過水の残部を嫌気層へ送給し、
該送給された透過水により嫌気層の水面位置を所定の水面位置まで満たした嫌気状態を維持しつつ微生物の作用によりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換して放出することにより窒素酸化物イオン含有量の低下された水を排水することを特徴とする汚染ガスの浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染ガスの浄化装置および浄化方法に関し、さらに詳しくは自動車等から排出される汚染ガス中に含まれる二酸化窒素や浮遊粒子状物質（SPM）を除去して無害化するのに好適な汚染ガスの浄化装置および浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車排ガス中に含まれる窒素酸化物、浮遊粒子状物質（SPM）などは、大気汚染の元凶物質としてその対策が要望されている。
【０００３】
従来より、自動車等から排出される汚染ガスの除去方法として、自動車排ガス中の有害成分を土壌粒子等に吸着させ、土壌中の微生物により分解除去する自動車排ガスの浄化方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この浄化方法では、有害成分の一部は除去されるが、たとえば、窒素酸化物を効果的に分解することはできない。
【０００４】
この課題を解決する汚染ガスの浄化方法として、図３に示すような浄化装置が提案された（例えば、特許文献２参照。）。この浄化装置は、吹込み手段を介して汚染ガスが吹き込まれる汚染ガス吹込み用充填層１と、この汚染ガス吹込み用充填層１上に順に形成され、かつ土壌等を含む、汚染ガスに含まれる炭化水素系汚染物質を吸着除去する炭化水素吸着除去用充填層２および汚染ガスに含まれる窒素酸化物を吸着する窒素酸化物吸着用充填層３と、窒素酸化物吸着用充填層３の表面に水を散布する散水手段５と、汚染ガス吹込み用充填層１の下部に形成され、かつ土壌等を含む、水に吸収された窒素酸化物（窒素酸化物イオン）を分解除去する窒素酸化物除去用充填層４とを備えている。
【０００５】
そして、このような浄化装置によれば、散水手段５より処理水を散水すると共に汚染ガス吹込み用充填層１から汚染ガスを導入することにより、汚染ガス中の窒素酸化物は、窒素酸化物吸着用充填層３内で硝酸または亜硝酸の形で散水手段より供給された処理水に吸収され、その処理水は窒素酸化物除去用充填層４を流下する間に窒素ガスに変換されて汚染ガスの浄化が行える。
【特許文献１】特開平１０−１２８０４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３００２５１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、脱窒菌等の嫌気性微生物をエサとともに嫌気的状態下に飼養すると、硝酸又は亜硝酸の形で水に吸収された窒素酸化物は、嫌気性微生物により還元されて窒素ガスが放出されることが知られているので、特許文献１により提案されている浄化装置によれば、自動車排気ガス中に含まれる窒素酸化物は処理水に吸収された状態で窒素酸化物除去用充填層４内で窒素ガスに変換されて無害化できることが予想される。
【０００７】
しかしながら、このような浄化装置によれば、各充填層１〜４が連続して積層された形態に維持されているので、散水手段５から散水された処理水の全量は、各層１〜４内を通過することになる。それ故、処理水は、窒素ガス吸着用充填層３、炭化水素吸着除去用充填層２、汚染ガス吹込み用充填層１、窒素酸化物除去用充填層４の各層を自然流下により全量が流下することになり、それぞれの層１〜４での最適反応条件（至適条件）を確保することが困難な場合がある。
【０００８】
たとえば、窒素酸化物除去用充填層４中での脱窒菌による窒素酸化物イオンの還元に十分な変換時間（反応時間）を確保しようとすれば、処理水の供給量を少なくする必要がある。これに対して窒素酸化物吸着用充填層３で汚染ガス中の二酸窒素を処理水に吸収させるためには充填層３内に充填された充填担体を十分な湿潤状態を保つことが必要であり、処理水の供給量を充分に確保することが好ましい。この為、二酸化窒素を処理水に十分に吸収させようとして充填層３に供給する処理水の量を多くすると、充填層４に流下する水量が増大されて、充填層４内での滞留時間が短くなり、充填層４内での脱窒菌による窒素酸化物イオンの還元に十分な変換時間を確保するのが困難となる。
【０００９】
ここで、充填層４内での必要な変換時間（滞留時間）等は、処理すべき汚染ガスの汚染の程度により変化し、また、充填層４が配設される周囲の環境（温度など）にも影響を受ける。
【００１０】
充填層４の滞留時間を自由に設定することが困難である特許文献２に開示される浄化装置では、充填層４内での滞留時間を充分に確保できない場合があり、充填層４の下部から排出される排水中に残留する硝酸又は亜硝酸イオン濃度を低減させることが困難な場合がある。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、排水中の窒素酸化物イオン含有量を低減できる浄化装置および浄化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するために、本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、充填層３での反応と充填層４での反応をそれぞれ独立に制御するように構成するか、又は充填層４での滞留時間を十分に確保する別の手段を設けることにより、上述の課題が解決できると考えた。
【００１３】
すなわち、本発明は、汚染ガス及び水を透過させることにより汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を前記水にイオンの形で吸収させるとともに、浮遊粒子状物質をろ過作用により除去する浄化層と、該浄化層を透過してイオンの形で二酸化窒素を吸収した透過水を受け入れて嫌気状態で浄化することによりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換する嫌気層とを含む浄化装置において、浄化層は、内部に充填される充填担体を支持するが通気性及び透水性を有する透水性支持部材を底部に有し、側部を不透水性の材質により形成した浄化透水槽内に配設している。
【００１４】
ここで、第１の発明では、この浄化層を透過する透過水の一部を浄化層に循環させる循環装置を備えている。
【００１５】
また、第２の発明では、この嫌気層は、側部及び底部を不透水性の材質により形成した微生物分解槽内に配設されている。
【００１６】
また、本発明の浄化方法は、汚染ガス及び水を透過させることにより汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を前記水にイオンの形で吸収させるとともに、浮遊粒子状物質をろ過作用により除去する浄化層と、該浄化層を透過してイオンの形で二酸化窒素を吸収した透過水を受け入れて嫌気状態で浄化することによりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換する嫌気層とを含む浄化装置を用いて浄化するに際して、汚染ガス及び水を浄化層に供給して汚染ガス中の浮遊粒子状物質を浄化層でろ過させつつ、汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を水にイオンの形で吸収させることにより、浄化層を通過する汚染ガスを清浄空気として排出するとともに、前記浄化層を透過して排出する透過水の一部を前記浄化層へ循環させつつ、前記透過水の残部を嫌気層へ送給し、該送給された透過水により嫌気層の水面位置を所定の水面位置まで満たした嫌気状態を維持しつつ微生物の作用によりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換して放出することにより窒素酸化物イオン含有量の低下された水を排水することを特徴としている。
【００１７】
このような浄化装置によれば、浄化層において、汚染ガス中に含まれる浮遊粒子状物質は浄化透水槽を通過する間に補足され、また、汚染ガス中に含まれる二酸化窒素は浄化透水槽に充填されている充填担体等に吸収された水分又は流下する水によりイオンの形で吸収され、透過水（一次処理水）として排出される。これにより、汚染ガス中に含まれる浮遊粒子状物質及び二酸化窒素の除去された清浄空気が浄化装置から排出される。
【００１８】
また、浄化層から排出された透過水（一次処理水）は嫌気層に受け入れられ、嫌気状態で浄化されることにより、イオンの形で吸収された二酸化窒素は還元されて窒素ガスに変換して排出されることにより、亜硝酸イオン等の含有量が低減された処理水を浄化装置から排出することができる。
【００１９】
ここで、本発明に係る第１の発明では、浄化透水槽を通過する透過水（一次処理水）の一部を循環させる循環装置を備えていることにより、浄化透水槽に供給する水量を確保しつつ、微生物分解槽へ供給する一次処理水の水量を制限することにより嫌気層での滞留時間を確保できるので、排水中の窒素酸化物イオンの含有量を低減することができる。
【００２０】
また、本発明に係る第２の発明では、嫌気層を不透水性の材質により形成した微生物分解槽とすることにより、嫌気層に滞留する一次処理水の滞留時間を充分に確保できるので、排水中の窒素酸化物イオンの含有量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、排水中の窒素酸化物イオンの含有量を低減できる浄化装置および浄化方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る浄化装置の一例を説明する図であり、本発明に係る浄化装置は、浄化層１０、嫌気層１１を含んで大略構成されている。
【００２４】
この浄化層１０は、汚染ガス及び水を透過させることにより汚染ガス中に含まれる二酸化窒素を、供給された水にイオンの形で吸収させつつ通過させるとともに、浮遊粒子状物質をろ過作用により除去するためのものであり、嫌気層１１は、浄化層１０を透過してイオンの形で二酸化窒素を吸収した透過水（一次処理水）を受け入れて嫌気状態で浄化することによりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換するためのものである。
【００２５】
このような浄化層１０は、透水性及び通気性を有する担体により構成され、好ましくは、適度の保水性を有している担体により構成され、浄化層１０に水を供給する給水手段１２と浄化層１０に汚染ガスを供給する汚染ガス供給手段１３とを有している。
【００２６】
また、この浄化層１０は、本発明においては、内部に充填される充填担体１４を支持するが通気性及び透水性を有する透水性支持部材１５を底部に有し、側部（側壁）１６を不透水性の材質により形成した槽又は容器（以下、浄化透水槽１７という。）内に配設されている。
【００２７】
ここで、本願の第１の発明では、浄化層１０を通過した透過水（一次処理水）の一部を再び浄化層１０に供給させる循環装置１８を備えている。第１の発明では、循環装置１８を備えていることにより、浄化層１０に供給する水量を確保しつつ、嫌気層１１へ供給する一次処理水の水量を制限することにより嫌気層１１での滞留時間を確保できるので、排水中の窒素酸化物イオンの含有量を低減することができる。このような循環装置１８としては、透過水の一部を浄化層１０に循環できればどのような構成でもよく、その一例は、図１に示され、その詳細は後述されている。
【００２８】
浄化層１０を構成する透水性及び通気性を有する担体としては、天然又は人工的な適宜の材質を適宜に用いることができる。例えば、赤玉土、鹿沼土、軽石などの土質材料は、粒子状であることにより透水性及び通気性を有し、かつ、多孔質であることにより保水性を有するので好ましい担体として例示される。砕石、砂利などのように、それ自身が透水性及び／又は通気性を有さなくても本発明に係る浄化層１０として用いることができ、また、他の素材と混合して配合されることにより透水性及び通気性を有すれば本発明に係る浄化層１０として用いることができる。
【００２９】
浄化層１０を構成する担体は粒子状物質であることが好ましい。形態が粒子状であれば、浮遊粒子状物質などによる目詰まりも起こり難く、長期間の使用の後も、透水性及び通水性が低下することなく、従って長期間に亘って浄化能力を維持することができる。
【００３０】
この浄化層１０には適宜の給水手段１２により水が供給される。このような給水手段１２は、汚染ガス中の二酸化窒素を吸収させて除去する目的であるので、浄化層１０の全体に亘って給水できる、例えば、図１に示すように、多孔管などを利用した散水手段であるのが好ましい。散水手段に換えて、浄化層１０内に直接水を注水する注水手段を用いてもよい。このような浄化層１０内に埋設される注水手段によれば、上方より散水する散水装置に比べて、装置のコンパクト化が図れるという特徴を備える場合もある。
【００３１】
本発明において、浄化層１０には、適宜の汚染ガス供給手段１３により汚染ガスが供給される。このような汚染ガス供給手段１３は、汚染ガスを浄化層１０に供給して汚染ガス中の浮遊粒子状物質をろ過するとともに、汚染ガスを給水手段１２により給水された水と充填担体を介して接触させることが目的であるので、浄化層１０の全体に亘って汚染ガスを供給することが好ましい。
【００３２】
このような汚染ガス供給手段１３の一例は、図１に示すように、浄化層１０の下方（実施例では浄化層１０と嫌気層１１との間）に閉鎖空間により形成された汚染ガス供給部１９を設けて構成される。
【００３３】
ここで、この汚染ガス供給部１９は、浄化透水槽１７及び後述する不透水性槽２４と一体となって浄化装置を形成してもよいが、各部材を交換可能にするためにはそれぞれのパーツに分解又は取り外し可能に、かつ、再組立可能に構成するのがよい。
【００３４】
この汚染ガス供給部１９は、送風機１３ａなどにより加圧された汚染ガスの供給を閉鎖空間に受けて、汚染ガス供給部１９内を加圧とすることにより、浄化層１０との差圧により浄化層１０内に汚染ガスを供給することにより行われている。浄化層１０の上下方向に差圧があれば、差圧により汚染ガスを浄化層１０に供給することができるので、送風機１３ａに換えて浄化層１０の上方（清浄気体の出口側）を減圧にすることにより浄化層１０内に汚染ガスを供給してもよい。
【００３５】
また、図１に示す本発明の一例では、この汚染ガス供給部１９の空間を利用して、循環装置１８の一構成要素としての貯留部２０を配設している。この例では、透過水の全量が貯留部２０で受け入れられ、受け入れられた透過水の一部又は全量は循環ポンプ２１などにより強制的に浄化層１０に循環して供給されている。
【００３６】
浄化層１０に供給する水量が少ない場合には浄化層１０内に充填されている担体の一部が乾燥する虞がある。充填担体１４の一部が乾燥するような条件では、浄化層１０内での二酸化窒素の除去率が低下する虞が生じ、汚染ガス中に含まれる二酸化窒素の除去率が低下する虞が生じる。
【００３７】
ここで、第１の発明のように、浄化層１０を通過する透過水の一部を浄化層１０へ再び供給すること（すなわち透過水の一部を循環させること）により、浄化層１０を確実に湿潤状態に保つことができ、二酸化窒素の除去を確実に行うことができる。
【００３８】
また、浄化層（浄化透水槽１７）から排出される透過水の一部を循環することにより、所望量の残部を嫌気層１１に供給することができる。これにより、嫌気層１１では、所望量の透過水（一次処理水）を受け入れることにより、適宜の滞留時間を確保でき、これにより後述する嫌気条件での脱窒を確実に行うことができる。
【００３９】
また、このように構成すれば、大気中に放出された後の自動車排ガスの処理などの為に、大量の汚染ガスを処理する場合に、大量に通過する汚染ガスによる浄化層１０の乾燥を防ぎつつ、浄化装置を運転することができる。
【００４０】
このような循環装置１８の他の一例は貯留部２０へ受け入れる受け部分の面積を透過性支持部材１５の面積に比較して小さく設計する手法である。浄化透水槽１７から排出される透過水は、平面上の透水性支持部材１５の全面から滴下するので、滴下する透過水の一部を貯留部２０に受け入れて、残部を直接又は間接的に嫌気層１１へ供給するように構成してもよい。
【００４１】
つぎに、本発明に係る嫌気層１１は、嫌気条件下での微生物浄化が行える層を意味し、この嫌気層１１では、浄化層１０を透過してイオンの形で二酸化窒素を吸収した透過水（一次処理水）を受け入れて嫌気状態で浄化することによりイオンの形で吸収した二酸化窒素を窒素ガスに変換している。生成した窒素ガスは、適宜の手法で排出すればよい。図１に示す例では、嫌気層１１の上方に設けられた汚染ガスを供給するための汚染ガス供給部１９に窒素ガスを放出することにより汚染ガスとともに浄化層１０を通過して排出される。
【００４２】
ここで、本発明に係る第２の発明では、この嫌気層１１は、側部２２及び底部２３を不透水性の材質により形成した槽又は容器（以下、不透水性槽２４という。）内に配設している。不透水性槽２４に嫌気層１１を配設することにより、不透水性槽２４内に滞留する滞留時間を不透水性槽２４に供給する一次処理水の水量（又は不透水性槽２４から排出される排水の水量）と、不透水性槽２４内の容積とから算出される滞留時間を調整することができ、嫌気性条件下での脱窒に必要な滞留時間を確保することができる。ここで、この不透水性槽２４では、嫌気性条件下での微生物分解反応が推進されるので、以下の説明ではこの不透水性槽２４を微生物分解槽２４と表現して説明することがある。
【００４３】
本発明において嫌気層１１は、一次処理水中にイオンの形で吸収された二酸化窒素（例えば、亜硝酸イオン）を嫌気条件下に滞留させることにより窒素ガスへ変換できれば特に制限はない。このような嫌気層１１では、脱窒菌を含む微生物（偏性嫌気性菌、通性嫌気性菌の双方を包含する。）が有機物をエサとしてイオンの形で吸収された二酸化窒素を窒素ガスに変換して放出している。
【００４４】
好適な嫌気層１１では、微生物と、微生物を担持する担体と、微生物の栄養源（エサ）としての固形状有機物質が含まれ、一次処理水を受けて一次処理水中にイオンの形で吸収された二酸化窒素を還元して窒素ガスとして放出する。一次処理水は、所定の水面位置まで満たされていることにより、嫌気状態の維持が容易となる。また、嫌気状態に長時間放置されることにより、脱窒反応が徐々に進行される。これにより、一次処理水に含まれる二酸化窒素の量を低減するには、所定の滞留時間が必要となる。
【００４５】
このため、本発明では、嫌気層１１を、周囲を不透水性の材料により形成した不透水性槽２４内に配設することにより、所定の滞留時間の確保を容易にしている。すなわち、嫌気層１１を不透水性槽２４内に保持することにより、不透水性槽２４の容積を一定とした場合、一次処理水の流入量（又は流入速度）を調整することにより滞留時間を所望の時間に設定することができる。
【００４６】
ここで、この嫌気層１１の上方は開放されていても、不透水材料などにより封鎖されていてもよい。嫌気層１１で生成する窒素ガスは、必要に応じ、例えば、一次処理水を受け入れる受入口又は処理水の排出口が窒素ガスの放出口として兼用できる。
【００４７】
不透水性槽２４の水位を十分に確保し、かつ、不透水性槽２４内での対流を防止すれば、嫌気層１１の上方が開放されていても、実質的に嫌気層１１内の嫌気条件を維持することができる。
【００４８】
好適な不透水性槽２４の一例は、図１に示すように、長手方向に延びる筒状体を水平方向に配設し、内部に粒子状の固形担体を充填して微生物分解槽２４とし、両端に処理水の流入口２５及び排水口２６を配設することである。
【００４９】
一端の流入口２５から一次処理水が流入され、他端側の排水口２６から処理水を排出させることにより、処理水は嫌気層１１内を一方向へ緩やかに移動されながら嫌気性微生物による浄化が行える。内部に充填された固形担体は、槽内での自由な対流を抑制するので、排出される処理水は十分な滞留時間を確保でき、イオンの形で吸収された二酸化窒素を高効率で窒素ガスに分解して放出することができる。
【００５０】
また、このように嫌気層１１を筒状体とすることにより、装置のコンパクト化を図りつつ滞留時間の確実な確保が行え、本発明に係る浄化装置を地下に埋設する、トンネル内に配設する場合の施工設備費等の低減を図ることができる。また、浄化装置のメンテナンスの面では、エサなどが消費されて嫌気層１１を再生する必要がある場合などの為に嫌気層１１及び／又は不透水性槽２４を交換可能に構成するのを容易としている。
【００５１】
このような嫌気層１１には、例えば、浄化層１０で説明したと同様な充填担体が充填されていてもよい。天然の土壌中には、多数の嫌気性微生物が含まれているので、そのまま嫌気層１１に充填する充填担体として利用可能である。また、脱窒菌などの嫌気性微生物が含まれているコンポストや活性汚泥などを含んで構成されていてもよい。
【００５２】
嫌気性微生物のエサとしては通常のものが採用可能であるが、例えば、固形状有機物質が好ましく、微生物の作用を長期間維持するため、少しずつ水へ溶解するものが一層好ましい。生分解性プラスチックをエサとして用いる場合は、微生物分解槽２４の中に一次処理水が流入されても、微生物分解層２４から溶解して流出することが少ない又は無いので、長期間に亘って嫌気性微生物に対してのエサを提供することができ有利である。
【００５３】
これらの各種担体、エサなどは所望の割合で配合して用いることができる。
【００５４】
次に、図２を用いて、本発明の施工例の一例を説明する。
【００５５】
この図２において、汚染ガスは、道路面又は道路面に設けられた側溝、道路面から僅かに突出して雨水が流入しないように形成された汚染ガス導入口（吸気口）などから取り入れられている。また、浄化層１０に供給する水源として、透水性舗装２７を透過した雨水が不透水層、不図示の導水路又は排水溝などにより誘導されて貯水槽２８に一端貯留される。余剰の雨水は貯留槽２８からオーバーフローにより排出され、排水溝に排水されるか、又は地下に浸透される。
【００５６】
この貯水槽２８の底部２８ａは、適宜の材料により、貯水槽２８に貯留された水が、重力により所望の量だけ滴下できるように構成されている。このような構成は、底部２８ａの材質に粘土質材料などを配合することにより調整することができる。また、循環装置１８により循環された透過水は浄化層１０内に直接注水されている。
【００５７】
以上の構成の施工例によれば、二酸化窒素は空気より比重が重いので、道路面又は道路面に設けられた側溝などの低い位置から汚染ガスを取り入れることにより、効率的に二酸化窒素を含む汚染ガスを取り込むことができる。
【００５８】
また、以上の構成の施工例によれば、本発明に係る浄化装置に供給される水源として、雨水を利用することにより自然環境に優しいという特徴を備える。
【００５９】
浄化層１０に流下した雨水は、図１と同様な経路により浄化される。排水は量が僅かであり、かつ、クリーンであるので、安心して地中に浸透させて排出させることができる。また、本発明の装置では、送風機等の駆動源を必要とするが、この駆動源を太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーを利用するように構成してもよい。
【００６０】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００６１】
例えば、以上の説明では、給水手段により給水される水は、地下水、雨水、上水などの基本的には清浄な水を一例として挙げたが、生活雑排水又はそれらを包含するＢＯＤを含む水であってもよい。このような生活雑排水を給水手段により給水すれば、浄化層内では、汚染ガスから酸素が多量に供給されるので、土壌中に含まれる微生物により好気的条件下での浄化が行え、一次処理水のＢＯＤの低下が期待される。また、本発明に係る浄化層１０をこのようなＢＯＤを除去させる目的に最適に設計してもよい。
【００６２】
また、以上の説明では、汚染ガス中の二酸化窒素の除去について説明したが、その他の有害ガスを、この発明の浄化装置により並行的に浄化してもよい。例えば、水への溶解性の劣る一酸化窒素系のガスは、水と接触する前、又は同時に酸化して二酸化窒素に変換できるので、このような変換反応を利用して水に吸収して浄化することもできる。
【００６３】
そのような例は、同一出願にかかる特願２００３−３５７１５４号明細書に詳細に説明されている。その発明によれば、浄化層に積層して酸化吸着層を付加的に備え、酸化吸着層を疎水性シリカゲルや高シリカゼオライトなどの疎水性吸着剤により構成することにより、疎水性吸着剤に一酸化窒素などの疎水性窒素酸化物を吸着させると、一酸化窒素が供給された汚染ガス中の酸素と反応して親水性の二酸化窒素に変換され、水に吸収されて浄化層から一次処理水として排出される。
【００６４】
本発明においては、どのような経緯であっても、嫌気層により窒素酸化物イオンの脱窒が行え、窒素ガスとして放出させることができる。これにより、汚染ガス中に含まれるガスが直接水に吸収されなくても、他の装置を付加することにより水に吸収され、嫌気条件下で、除去できれば、本願発明に包含される。
【００６５】
同様に、亜硫酸ガスなどが僅かに混入している場合に、亜硫酸ガスは水に吸収され、嫌気層で、脱窒条件と同一条件での除去も期待できる場合があり、本願発明にはこのような場合も包含される。
【００６６】
また、以上の説明では、浄化層と嫌気層とが鉛直方向に配列されていたが、水平方向に並列的に配設してもよい。例えば、嫌気層への透過水の受入を、循環装置に用いられるポンプの下流側から受け入れるように構成すれば、付加的な設備を必要とせずに平面方向に装置を展開させることができる。本発明の装置を地下に埋設する際のメンテナンスにおいて、嫌気層のメンテナンスが容易となるという特徴を有する。
【００６７】
また、以上の説明では、浄化透水槽と不透水性槽とがそれぞれ一槽ずつ用いられている例を説明したが、複数の浄化透水槽及び又は不透水性槽を用いてもよい。例えば、複数の浄化透水槽を並列的に並べ、単一の循環ポンプにより夫々の浄化透水槽への透過水の循環を行ってもよい。また、同様に、複数の浄化透水槽に対して、単一の送風機を用いて汚染ガスを供給してもよい。
【００６８】
不透水性槽を並列に並べることにより、不透水性槽での処理能力を増大させることもできる。また、２槽又は３槽以上の不透水性槽を直列に並べることにより、不透水性槽内の嫌気状体での滞留時間を２倍又は３培以上とするように構成してもよい。
【００６９】
以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００７０】
図１に示す浄化装置に従って以下の条件で浄化を行った。なお、空気中の窒素酸化物および浮遊粉塵の濃度測定は化学発光法測定装置及び光散乱測定装置により、また、処理水中の亜硝酸イオンおよび硝酸イオンの濃度はイオンクロマトグラフィ法測定装置により測定した。
（１）浄化透水槽
底部に充填担体が通過しない程度の粗いフィルタ部材（透水性支持部材）を配した不透水性の材質により形成した１００ｃｍ×１００ｃｍの方形の筒状体（高さ８０ｃｍ）を浄化透水槽（断面積１ｍ2、容積０．８ｍ3）とし、充填担体としては赤玉土と軽石とを重量比で２０対８０で配合して用いた。
（２）微生物分解槽
内径１０ｃｍ、長さ４６．８ｃｍ、断面積７８．５４ｃｍ2，容積３６７６ｃｍ3の円筒状容器を水平に配設し、上方の両端にそれぞれ一次処理水を受け入れる開口部及び排水を放出する排水口を開口し、充填担体としては赤玉土７９％、生分解性プラスチック９％、活性汚泥２％、砕石１０％の割合（重量比）で配合して用いた。
（３）運転条件及び結果
浄化透水槽へ供給する汚染ガスの風量を３００ｍ3／時間、給水量を８０Ｌ／日（循環量を含む）、微生物分解槽へ供給する透過水の水量を６００ｃｍ3／日として運転を行った。この場合の微生物分解槽内での処理水の滞留時間は４日である。
【００７１】
汚染ガスの供給は常時としたが、給水及び循環は、１〜数回／日、間欠的に行った。結果を纏めて表１及び表２に示した。排出ガス中の二酸化窒素及びＳＰＭの平均除去率が高く、特に嫌気層から排出される排水中の亜硝酸イオン、硝酸イオン濃度が低減できることが確認できた。
【００７２】
【表１】
2006218364.tif 000003
【００７３】
【表２】
2006218364.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る浄化装置の概念を説明する説明図である。
【図２】本発明に係る浄化装置の施工例の一例を説明する図である。
【図３】従来技術に係る浄化装置の概念を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０：浄化層（浄化土壌層）
１１：嫌気層（微生物分解層）
１２：給水手段
１３：汚染ガス供給手段
１３ａ：送風機
１４：充填担体
１５：透水性支持部材
１６：側部（側壁）
１７：浄化透水槽
１８：循環装置
１９：汚染ガス供給部（受入空間）
２０：貯留部
２１：循環ポンプ
２２：側部
２３：底部
２４：不透水性槽（微生物分解槽）
２５：流入口
２６：排水口
２７：透水性舗装
２８：貯水槽
２８ａ：底部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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